Analisi multiparametrica nei fertilizzanti mediante titolazione termometrica
15 mar 2021
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L'agricoltura senza fertilizzanti non è più possibile: senza di essi, l'odierna popolazione mondiale stimata di 7,9 miliardi di persone non potrebbe essere sostenuta. I fertilizzanti forniscono alle piante i nutrienti necessari per una crescita ottimale. Il fertilizzante ideale non dipende solo dal raccolto, ma anche dal terreno. Per ottenere i migliori risultati, è essenziale conoscere la composizione del fertilizzante.
Per saperne di più sulle origini dei fertilizzanti industriali, leggi il processo Haber-Bosch nella nostra serie sulla Storia della chimica.
Concimi diversi per esigenze diverse
I fertilizzanti possono essere classificati in vari modi, uno dei quali è la loro origine. I fertilizzanti derivati da piante e/o animali, come letame, sono generalmente chiamati «fertilizzanti organici», mentre i fertilizzanti ottenuti da sali minerali o minerali sono detti «fertilizzanti inorganici».
La classificazione più utilizzata dei fertilizzanti inorganici si basa sulla loro composizione nutritiva. La classificazione in base alla composizione dei nutrienti consente agli agricoltori di selezionare il fertilizzante ottimale per il loro suolo e le loro colture. I fertilizzanti singoli o semplici forniscono un solo nutriente. Esempi sono il nitrato di ammonio o il perfosfato singolo. Più comuni sono i fertilizzanti multinutrienti costituiti da due o più nutrienti. Esempi qui includono fosfato monoammonico o fertilizzanti NPK (azoto-fosfato-potassio).
Nutrienti per le piante
I macronutrienti azoto, fosforo, e potassio sono i principali nutrienti necessari alla pianta per la sua crescita. Altri nutrienti secondari come zolfo e calcio, o micronutrienti come boro sono anch'essi essenziali ma richiesti in quantità minori.
Perché analizzare la composizione del fertilizzante?
La scelta della composizione ideale del fertilizzante è essenziale per una corretta crescita delle piante. Le colture soffriranno di una carenza di nutrienti, tuttavia aggiungerne in abbondanza può essere dannoso, provocando ad esempio bruciature di fertilizzanti.
Inoltre, rilasciare troppi fertilizzanti in una volta può portare a un inquinamento ambientale indesiderato. I produttori di fertilizzanti sono quindi tenuti a specificare la quantità di nutrienti all'interno dei loro prodotti ed esistono varie norme ISO, EN e AOAC per la determinazione standardizzata di questi nutrienti.
Titolazione termometrica per l'analisi dei fertilizzanti
Tradizionalmente i principali nutrienti nei fertilizzanti sono determinati da metodi analitici come gravimetria, fotometria o ICP-OES. Questi metodi richiedono una lunga preparazione del campione o l'uso di costose apparecchiature di analisi. La titolazione termometrica fornisce una soluzione alternativa economica per il analisi di potassio, fosforo, zolfo, azoto ammoniacale, e urea senza passaggi dispendiosi in termini di tempo.
Utilizzo della titolazione termometrica
analizzare la composizione del fertilizzante ha diversi vantaggi:
- Analisi di più parametri con un unico dispositivo
- Possibilità di automazione per l'analisi di più campioni al giorno
- Risultati rapidi per ogni parametro con tempi di titolazione inferiori a cinque minuti
Vuoi saperne di più sull'analisi dei fertilizzanti con titolazione termometrica? Scarica il nostro White Paper gratuito su questo argomento.
Che cos'è la titolazione termometrica?
La titolazione termometrica (TET) si basa sul principio della variazione di entalpia. Ogni reazione chimica è associata a una variazione di entalpia che a sua volta provoca una variazione di temperatura. Questa variazione di temperatura durante una titolazione può essere misurata con un termistore altamente sensibile per determinare il punto finale della titolazione.
Se desideri saperne di più sui principi di base della titolazione termometrica, fai click sul link sottostante.
Come vengono eseguite le analisi?
In questa sezione spiegherò come vengono eseguite le analisi per vari macronutrienti nei fertilizzanti utilizzando la titolazione termometrica.
Il fosforo è un macronutriente essenziale per la fotosintesi e una crescita ottimale delle colture, poiché fornisce l'energia per estrarre altri nutrienti dal suolo. Storicamente, il contenuto totale di fosforo è determinato dall'analisi gravimetrica. In alternativa, per la determinazione possono essere utilizzate analisi spettrofotometriche o ICP-OES. Tutti questi metodi richiedono lunghe fasi di preparazione del campione o calibrazioni regolari.
La titolazione termometrica del fosforo si basa sulla determinazione gravimetrica, ma senza lunghi tempi di essiccazione per ottenere un peso costante. Un'aliquota appropriata di campione viene aggiunta al recipiente di titolazione vengono aggiunti 5 mL di tampone pH 10 (cloruro di ammonio/ammoniaca) e 5 ml di una soluzione di ossalato (per precipitare l'eventuale calcio interferente). La soluzione viene quindi portata a 30 mL con acqua deionizzata e titolata con un titolante a base di nitrato di magnesio fino a dopo l'endpoint esotermico.
Per informazioni più dettagliate sulla titolazione termometrica del fosforo, scarica uno dei seguenti documenti di domanda gratuiti.
Determinazione dell'acido fosforico in fertilizzanti liquidi
Fosfato totale in acido fosforico e fertilizzanti fosfatici
Determinazione rapida e affidabile dei fosfati nei fertilizzanti
L'azoto è un macronutriente essenziale in quanto è un componente degli amminoacidi (mattoni delle proteine) e dell'acido nucleico (mattoni del DNA). Nei fertilizzanti inorganici, l'azoto è solitamente presente sotto forma di ammonio, nitrato o urea. L'ammoniaca viene solitamente determinata dopo la distillazione alcalina mediante retrotitolazione acido-base, mentre altre specie di azoto vengono solitamente convertite in ammoniaca tramite digestione prima dell'analisi.
Con la titolazione termometrica, viene utilizzato un approccio diverso. Gli ioni di ammonio e l'urea reagiscono esotermicamente con ipoclorito in una reazione redox. Questa reazione viene ulteriormente catalizzata in presenza di ioni bromuro in una soluzione leggermente alcalina.
Per analizzare l'azoto ammoniacale e l'urea, viene aggiunta un'aliquota appropriata di campione nel recipiente di titolazione e quindi si aggiungono 10 mL di una soluzione di bromuro/bicarbonato. La soluzione viene quindi portata a 50 mL con acqua deionizzata e titolata con ipoclorito fino a dopo l'endpoint esotermico.
Per informazioni più dettagliate sulla titolazione termometrica di ammonio e urea, consulta le seguenti Application Notes gratuite.
Determinazione degli ioni ammonio per titolazione con ipoclorito
Ammonio e azoto ureico in fertilizzanti NPK con TET
Il potassio è un macronutriente essenziale per le colture, necessario per regolare la loro acqua e renderle più resistenti alla siccità. Storicamente, il contenuto di potassio è determinato dall'analisi gravimetrica. Più recentemente, per questa determinazione viene utilizzato ICP-OES, ma la strumentazione è molto costosa.
La titolazione termometrica del potassio si basa sulla precipitazione del potassio con sodio tetrafenilborato (STPB). Si tratta di una titolazione rapida e per questo è già stata integrata in vari standard cinesi sui fertilizzanti (HG/T 2321 per potassio diidrogeno fosfato, GB/T 20784 per nitrato di potassio e GB/T 37918 per il cloruro di potassio).
Un'aliquota appropriata di campione viene aggiunta al recipiente di titolazione. La soluzione viene quindi portata a 30 mL con acqua deionizzata e titolata con STPB fino al raggiungimento dell'endpoint esotermico..
Per informazioni più dettagliate sulla titolazione termometrica del potassio, scarica le nostre Application Notes relative gratuite
Potassio nei fertilizzanti con TET
Potassio nella potassa con TET
Lo zolfo è un macronutriente secondario e svolge un ruolo importante nella crescita dei cloroplasti oltre ad agire come catalizzatore per l'assorbimento di azoto. Lo zolfo è solitamente fornito sotto forma di solfato. L'acido solforico influenza anche il processo di produzione dell'acido fosforico umido e quindi la conoscenza del suo contenuto è fondamentale.
Convenzionalmente, lo zolfo è determinato dalla gravimetria. La stessa reazione di precipitazione con bario viene utilizzata anche per la titolazione termometrica, senza dispendio di tempo per l'essiccazione a peso.
Per l'analisi, un'adeguata aliquota di campione viene aggiunta al recipiente di titolazione e acidificata (se necessario). La soluzione viene quindi portata a 30 mL con acqua deionizzata e titolata con cloruro di bario fino a dopo l'endpoint esotermico. Per una migliore sensibilità del metodo, i campioni possono essere addizionati con una soluzione standard di acido solforico.
Per informazioni più dettagliate sulla titolazione termometrica dello zolfo, scarica i nostri documenti applicativi gratuiti di seguito.
Determinazione del solfato nei concimi fosfatici granulari
Determinazione del solfato in acido fosforico (campioni di fertilizzante liquido)
Determinazione del solfato in acido fosforico con aggiunta di standard
Riassunto
La titolazione termometrica è un metodo di analisi poco costoso senza la necessità di costose manutenzioni o tarature. Fornisce una soluzione rapida e robusta per la determinazione di parametri multipli nei fertilizzanti. Se desideri saperne di più sulla titolazione termometrica e sul suo potenziale per risolvere i problemi applicativi, non esitare a contattare il rappresentante Metrohm locale!
